CN103978044A - 轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法，包括以下步骤：获取带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值；根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取带钢在当前轧制状态下对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值；根据获取的辊缝补偿增益值以及轧制效率值、以及预存的辊缝补偿增益值、轧制效率值与辊缝调节量的函数关系计算出辊缝调节量；根据计算出的辊缝调节量，调整带钢在轧制过程中的辊缝设定值。本发明提供的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法，补偿了轧机加减速对出口厚度的影响，从而提高了轧机在轧制过程中对带钢出口厚度控制的精确度。

Description

轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及轧钢控制技术领域，尤其涉及一种轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法及其装置。

背景技术

在轧机轧制带钢的过程中，需要对轧制速度进行调整。一般典型的速度调整策略是这样的：首先，轧机从零速起车，达到穿带速度后保持当前速度，直到带钢头部穿过轧机卷在卷取机上以后，穿带过程完成。然后，轧机开始升速到正常轧制速度，这段过程中通常是分为两次或更多次的加速，以逐渐加速到达轧制速度然后保持。大部分带钢以轧制速度进行轧制，直到一卷钢即将轧完时，轧机则开始降速，同样的，降速过程一般也不是一次性完成的，而是分为两次或更多次，逐渐降速为零。

如上所述，一卷钢的轧制过程中存在多次加减速的过程，而速度对轧出带钢的厚度是有较大影响的。一般来说，如果保持恒定的轧制力，随着轧制速度的增大，则带钢出口厚度会变薄，直到速度升高到一定程度，出口厚度不再变薄。其内部的机理是随着速度变化带来的摩擦力变化，低速时摩擦力较大，高速时摩擦力减小，等速度升高到一定值，摩擦力就不再减小了。由于力的相互作用，摩擦力的变化影响了轧制力，最终反映到带钢的厚度上，造成了带钢出口厚度发生变化。因此，在一卷钢的轧制过程中，随着轧制速度的不断变化，带钢的出口厚度会逐渐偏离原始设定值。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法及其装置，旨在提高轧机加减速过程中对带钢出口厚度控制的精确度。

为实现上述目的，本发明提供一种轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法，包括以下步骤：

获取带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值；

根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制状态下对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值；

根据获取的辊缝补偿增益值以及轧制效率值、以及预存的辊缝补偿增益值、轧制效率值与辊缝调节量的函数关系计算出辊缝调节量；

根据计算出的辊缝调节量，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

优选地，所述根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制状态下对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值的步骤具体包括：

在轧机在加速或减速过程中，当获取的出口厚度差值的绝对值大于第一预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值，当获取的出口厚度差值的绝对值小于第二预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值；

将所述带钢的塑性系数、当前轧制速度与预存的轧制效率曲线对比，获取所述带钢的当前轧制效率值。

优选地，所述根据计算出的辊缝调节量，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值的步骤之后还包括：

再次获取所述带钢在辊缝设定值进行调整后的出口厚度差值；

在轧机在加速或减速过程中，当再次获取的出口厚度差值减小至第一预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值提高至第三预设辊缝补偿增益值，当再次获取的出口厚度差值增大至第二预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值降低至第四预设辊缝补偿增益值；

根据更新后的辊缝补偿增益值，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

优选地，当所述带钢的塑性系数位于预存的轧制效率曲线对应的多条塑性系数之间，和/或所述当前轧制速度位于预存的轧制效率曲线中存储的速度档之间时，采用线性插值的方法获取所述带钢的当前轧制效率值。

优选地，在获取所述带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值时，采用测量多次出口厚度计算出平均值作为所述出口厚度差值。

本发明进一步提出一种轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置，包括：

出口厚度差值获取模块，用于获取带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值；

辊缝补偿增益值和轧制效率值获取模块，用于根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制状态下对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值；

辊缝调节量计算模块，用于根据获取的辊缝补偿增益值以及轧制效率值、以及预存的辊缝补偿增益值、轧制效率值与辊缝调节量的函数关系计算出辊缝调节量；

调整模块，用于根据计算出的辊缝调节量，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

优选地，所述辊缝补偿增益值和轧制效率值获取模块包括：

辊缝补偿增益值获取单元，在轧机在加速或减速过程中，当获取的出口厚度差值的绝对值大于第一预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值，当获取的出口厚度差值的绝对值小于第二预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值；

轧制效率值获取单元，用于将所述带钢的塑性系数、当前轧制速度与预存的轧制效率曲线对比，获取所述带钢的当前轧制效率值。

优选地，所述出口厚度差值获取模块，还用于再次获取所述带钢在辊缝设定值进行调整后的出口厚度差值；

所述辊缝补偿增益值和轧制效率值获取模块，还用于在轧机在加速或减速过程中，当再次获取的出口厚度差值减小至第一预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值提高至第三预设辊缝补偿增益值，当再次获取的出口厚度差值增大至第一预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值降低至第四预设辊缝补偿增益值；

所述调整模块，还用于根据更新后的辊缝补偿增益值，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

优选地，当所述带钢的塑性系数位于预存的轧制效率曲线对应的多条塑性系数之间，和/或所述当前轧制速度位于预存的轧制效率曲线中存储的速度档之间时，采用线性插值的方法获取所述带钢的当前轧制效率值。

优选地，在获取所述带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值时，采用测量多次出口厚度计算出平均值作为所述出口厚度差值。

本发明提出的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法，首先获取带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值，其次根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制速度时对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值，然后，根据获取的辊缝补偿增益值以及轧制效率值、以及预存的辊缝补偿增益值、轧制效率值与辊缝调节量的函数关系计算出辊缝调节量，最后根据计算出的辊缝调节量，对所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值进行调整，即辊缝设定值是与轧制效率值以及辊缝补偿增益值关联的，对辊缝设定值进行灵活调整，补偿了轧机加减速对出口厚度的影响，从而提高了轧机在轧制过程中对带钢出口厚度控制的精确度。

附图说明

图1为本发明轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法第一实施例的流程示意图；

图2为图1中的根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制状态下对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值的步骤的细化流程示意图；

图3为本发明轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置优选实施例的结构示意图；

图5为图4中辊缝补偿增益值和轧制效率值获取模块的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法。

参照图1，图1为本发明轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法第一实施例的流程示意图。

本发明提出轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法的第一实施例。本实施例中，轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法包括以下步骤：

步骤S10，获取带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值；

本实施例中，优选地，在获取所述带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值时，采用测量多次出口厚度计算出平均值作为出口厚度差值，从而提高后续带钢厚度控制的精确度。

具体地，当带钢在轧制过程中，在轧机加减速时，M次出口厚度差的平均值可通过以下公式计算得出：

$\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δh}}_M}\left(n\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{M-1}{\mathrm{\Δh}}_{\mathrm{act}}(n-i)}{M};$

其中，指当前采样时刻n对应的出口厚度差的平均值，Δh_act为实际出口厚度差值，其值定义为出口厚度实际值减去出口厚度设定值。

步骤S20，根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制状态下对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值；

具体地，参照图2，步骤S20具体包括：

步骤S201，在轧机在加速或减速过程中，当获取的出口厚度差值的绝对值大于第一预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值，当获取的出口厚度差值的绝对值小于第二预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值；

本实施例中，设定辊缝补偿增益值首次调整的初始值为1.0，第一预设厚度绝对差值和第二预设厚度绝对差值均设置为0.005，单位为mm，第一预设辊缝补偿增益值为0.8，第二预设辊缝补偿增益值为1.2。当然，辊缝补偿增益值的初始值、第一预设厚度绝对差值、第二预设厚度绝对差值、第一预设辊缝补偿增益值以及第二预设辊缝补偿增益值也可以为其它数值，本发明对此不作限定。

以下举例说明本轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法的调整过程：首先设定初始值为1.0，当轧机在加速中大于0.005mm，或轧机在减速过程中小于-0.005mm时，则辊缝补偿增益值设定为0.8；当轧机在加速过程中，小于-0.005mm，或轧机在减速过程中，大于0.005mm时，则辊缝补偿增益值设定为1.2。

步骤S202，将所述带钢的塑性系数、当前轧制速度与预存的轧制效率曲线对比，获取所述带钢的当前轧制效率值。

本发明提出的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法首先预存有多条轧制效率曲线。多条轧制效率曲线具体采用以下方法获取：

首先，从原料中选择N种不同塑性系数的带钢进行测试，N种不同塑性系数的带钢对应的塑性系数设为M_c,1～M_c,N；

其次，依次将塑性系数为M_c,1～M_c,N的带钢进行轧制，轧制过程中控制轧制力为定值F₀，当轧机从起车到最高速的过程中，记录上述每条带钢从1档至q档速度时的出口厚度值，一条带钢所有的q个值组成一条出口厚度曲线，N条带钢的出口厚度曲线则记为h_ex,1～h_ex,N；

最后，依次用N条出口厚度曲线上每一个速度档对应的值减去最高速度档对应的值，再除以最高速度档对应的值，得到上述N条带钢对应的轧制效率曲线RE₁～RE_N：

${\mathrm{RE}}_j=\frac{h_{\mathrm{ex},j}\left(j\right)-h_{\mathrm{ex},j}\left(q\right)}{h_{\mathrm{ex},j}\left(q\right)};$

其中，1≤j≤N，1≤i≤q，q为出口厚度曲线上速度档的个数，h_ex,j(q)表示第j条带钢最高速度档下记录的出口厚度值。

每一条带钢对应有一个塑性系数，在获取当前轧制速度后，通过与预存的轧制效率曲线对比，可获取带钢的当前轧制效率值。

需要说明的是，本实施例中的，当所述带钢的塑性系数位于预存的轧制效率曲线对应的多条塑性系数之间，和/或所述当前轧制速度位于预存的轧制效率曲线中存储的速度档之间时，采用线性插值方法获取所述带钢的当前轧制效率值。此时，可避免因未存储有当前轧制速度或塑性系数对应的轧制效率时出现的无法得出当前轧制效率值的情况。当然，轧制效率曲线的数量越多，速度档之间的间隔设置越小，得到的当前轧制效率值也就越精确。

例如，若当前轧制速度V_act位于两个速度档V₂和V₃之间，那么第j条带钢的轧制效率值为：

$P_j={\mathrm{RE}}_j\left(2\right)+[{\mathrm{RE}}_j\left(3\right)-{\mathrm{RE}}_j\left(2\right)]\×\frac{V_{\mathrm{act}}-V_2}{V_3-V_2};$

其中，1≤j≤N。

若带钢的塑性系数在预存的轧制效率曲线对应的两种塑性系数之间时，采取线性插值的方法计算得到最终的轧制效率值P_F。

例如，当轧制带钢的塑性系数M_c,act位于M_c,2和M_c,3之间时，此时，轧制效率值P_F可通过以下公式计算：

$P_F=P_2+(P_3-P_2)\×\frac{M_{c,\mathrm{act}}-M_{c,2}}{M_{c,3}-M_{c,2}}.$

步骤S30，根据获取的辊缝补偿增益值以及轧制效率值、以及预存的辊缝补偿增益值、轧制效率值与辊缝调节量的函数关系计算出辊缝调节量；

在计算辊缝调节量时，首先需计算出理论轧制力，其通过以下公式计算：

F_PRI(n)＝PT1[F_act(n)-F_PRI(n-1)×P_F(n)]

其中，F_PRI(n)为对应当前采样时刻n时的理论轧制力，F_act为轧制力实际值，PT1为一阶滞后环节。

其中，PT1的离散表达式为： $Y\left(n\right)=Y(n-1)+\frac{T_S}{T_A}\×(X\left(n\right)-X(n-1)).$

上述公式中，Y(n)为PT1环节当前时刻的输出值；Y(n-1)为PT1环节上一时刻的输出值；T_S为PLC控制器采样时间；T_A为PT1环节时间常数；X(n)为当前时刻输入值。

然后，依据以下公式(即为预存的辊缝补偿增益值、轧制效率值与辊缝调节量的函数关系)计算出本次加减速补偿的辊缝调节量ΔS_REC(L)：

${\mathrm{\ΔS}}_{\mathrm{REC}}\left(L\right)={\mathrm{\ΔS}}_{\mathrm{REC}}(L-1)+\underset{n_1=2}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}[-(P_F\left(n_1\right)-P_F(n_1-1))\×\frac{F_{\mathrm{PRI}}\left(n_1\right)}{C_S}\×G_{\mathrm{REC}}];$

其中，L表示轧机从零速起车开始至本次加或减速的次数，ΔS_REC(L-1)为上一次加或减速后得到的辊缝调节量，ΔS_REC(0)＝0.0，K表示本次加减速过程中已经过的采样时间个数，C_S为轧机的刚度系数。

另外，需要说明的是，辊缝补偿量在厚度控制投入的整个过程中都是有效的，只是在稳速阶段该值保持不变，而加减速阶段时则发生改变。

举例来说，轧机从零速起车后，目前进入第二次加速过程，而第一次加速后计算的辊缝调节量为0.15mm，那么这次加速过程中第100个采样时刻的辊缝调节量为：

${\mathrm{\ΔS}}_{\mathrm{REC}}\left(2\right)=0.15+\underset{n_1=2}{\overset{100}{\mathrm{\Σ}}}[-(P_F\left(n_1\right)-P_F(n_1-1))\×\frac{F_{\mathrm{PRI}}\left(n_1\right)}{C_S}\×G_{\mathrm{REC}}].$

当轧机在本次加速过程完成后，假设计算出来的辊缝调节量为0.35mm，那么该辊缝调节量一直附加在辊缝设定值上，直到轧机进行下一次加减速的时候才会变化。

步骤S40，根据计算出的辊缝调节量，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

本实施例提出的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法，首先获取带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值，其次根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制速度时对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值，然后，根据获取的辊缝补偿增益值以及轧制效率值、以及预存的辊缝补偿增益值、轧制效率值与辊缝调节量的函数关系计算出辊缝调节量，最后根据计算出的辊缝调节量，对所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值进行调整，即辊缝设定值是与轧制效率值以及辊缝补偿增益值关联的，对辊缝设定值进行灵活调整，补偿了轧机加减速对出口厚度的影响，从而提高了轧机在轧制过程中对带钢出口厚度控制的精确度。

参照图3，图3为本发明轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法第二实施例的流程示意图。

本发明提出轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法的第二实施例。本实施例与上述第一实施例不同的是，在步骤S40之后还包括：

步骤S50，再次获取所述带钢在辊缝设定值进行调整后的出口厚度差值；

步骤S60，在轧机在加速或减速过程中，当再次获取的出口厚度差值减小至第一预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值提高至第三预设辊缝补偿增益值，当再次获取的出口厚度差值增大至第二预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值降低至第四预设辊缝补偿增益值；

本实施例中，具体设定第三预设辊缝补偿增益值和第四预设辊缝补偿增益值为1.0，第一预设厚度差值和第二预设厚度差值均为0，单位为mm，当然在其它实施例中上述系数也可设定为其它数值，本发明对此不作限定。

第一种情况：当轧机处于加速状态时，若实时获取到当前辊缝补偿增益值为0.8且逐渐减小到小于0.0mm，则更新当前的辊缝补偿增益值，使其提高至1.0。

此时，将辊缝补偿增益值进行更新是因为：在将当前的辊缝补偿增益值调整为0.8后，补偿量变小，此时出口厚度差值也开始逐渐变小，当出口厚度差值降低至0.0mm时，则表明此时补偿量太小了，开始出现补偿不足的趋势了，这时需将辊缝补偿增益值提高，本实施例中，辊缝补偿增益值需调回1.0。

第二种情况，当轧机处于加速状态时，若实时获取到当前的辊缝补偿增益值为1.2且逐渐增大到0.0mm时，则更新当前的辊缝补偿增益值，使其降低至1.0。此时与上述第一种情况刚好相反，因辊缝补偿增益值调整为1.2后，补偿量变大，出口厚度差值开始逐渐变大，等出口厚度差值大于0.0mm时，则表明这时补偿量太大，会出现补偿过量的趋势，因此需将增益值调回1.0。

第三种情况，当轧机处于减速状态时，若当前的辊缝补偿增益值为0.8且逐渐增大到大于0.0mm，则将辊缝补偿增益值更新为1.0；若当前的辊缝补偿增益值为1.2且逐渐减小到小于0.0mm，则将辊缝补偿增益值更新为1.0。

减速过程跟加速过程原理类似，都是在出现补偿过量或补偿不足的趋势时实时调节辊缝补偿增益值，以避免出现补偿过量或补偿不足的现象。

步骤S70，根据更新后的辊缝补偿增益值，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

需是说明的是，步骤S70的调整过程与上述步骤S30和步骤S40类似，都是通过辊缝补偿增益值和当前的轧制效率值来计算出辊缝调节量，然后再对辊缝设定量进行实时调整。

本实施例提出的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法，在轧机在加速或减速过程中，当再次获取的出口厚度差值减小至第一预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值提高至第三预设辊缝补偿增益值，当再次获取的出口厚度差值增大至第二预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值降低至第四预设辊缝补偿增益值；根据更新后的辊缝补偿增益值，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值，从而实现了对辊缝设定值的实时调整，使出口厚度差值始终限制在一个较小的范围内，从而进一步提高了轧机在轧制过程中对带钢出口厚度控制的精确度。

本发明进一步提出一种轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置。

参照图4，图4为本发明轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置优选实施例的结构示意图。

本发明提出的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置的优选实施例中，轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置包括：

出口厚度差值获取模块10，用于获取带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值；

辊缝补偿增益值和轧制效率值获取模块20，用于根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制状态下对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值；

辊缝调节量计算模块30，用于根据获取的辊缝补偿增益值以及轧制效率值、以及预存的辊缝补偿增益值、轧制效率值与辊缝调节量的函数关系计算出辊缝调节量；

调整模块40，用于根据计算出的辊缝调节量，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

具体地，参照图5，辊缝补偿增益值和轧制效率值获取模块20包括：

辊缝补偿增益值获取单元201，用于在轧机在加速或减速过程中，当获取的出口厚度差值的绝对值大于第一预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值，当获取的出口厚度差值的绝对值小于第二预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值；

轧制效率值获取单元202，将所述带钢的塑性系数、当前轧制速度与预存的轧制效率曲线对比，获取所述带钢的当前轧制效率值。

本实施例中，优选地，在获取所述带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值时，采用测量多次出口厚度计算出平均值作为出口厚度差值，从而提高后续控制带钢厚度控制的精确度。

具体地，当带钢在轧制过程中，在轧机加减速时，M次出口厚度差的平均值可通过以下公式计算得出：

$\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δh}}_M}\left(n\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{M-1}{\mathrm{\Δh}}_{\mathrm{act}}(n-i)}{M};$

其中，指当前采样时刻n对应的出口厚度差的平均值，Δh_act为实际出口厚度差值，其值定义为出口厚度实际值减去出口厚度设定值。

本实施例中，设定辊缝补偿增益值首次调整的初始值为1，第一预设厚度绝对差值和第二预设厚度绝对差值均设置为0.005，单位为mm，第一预设辊缝补偿增益值为0.8，第二预设辊缝补偿增益值为1.2。当然，辊缝补偿增益值的初始值、第一预设厚度绝对差值、第二预设厚度绝对差值、第一预设辊缝补偿增益值以及第二预设辊缝补偿增益值也可以为其它数值，本发明对此不作限定。

以下举例说明本轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置的调整过程：首先设定初始值为1.0，当轧机在加速中大于0.005mm，或轧机在减速过程中小于-0.005mm时，则辊缝补偿增益值设定为0.8；当轧机在加速过程中，小于-0.005mm，或轧机在减速过程中，大于0.005mm时，则辊缝补偿增益值设定为1.2。

本发明提出的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置中首先预存有多条轧制效率曲线。轧制效率曲线具体采用以下方法获取：

首先，从原料中选择N种不同塑性系数的带钢进行测试，N种不同塑性系数的带钢对应的塑性系数设为M_c,1～M_c,N；

其次，依次将塑性系数为M_c,1～M_c,N的带钢进行轧制，轧制过程中控制轧制力为定值F₀，当轧机从起车到最高速的过程中，记录每条带钢从1档至q档速度时的出口厚度值，一条带钢所有的q个值组成一条出口厚度曲线，N条出口厚度曲线则记为h_ex,1～h_ex,N；

最后，依次用N条出口厚度曲线上每一个速度档对应的值减去最高速度档对应的值，再除以最高速度档对应的值，得到N条带钢对应的轧制效率曲线RE₁～RE_N：

${\mathrm{RE}}_j=\frac{h_{\mathrm{ex},j}\left(j\right)-h_{\mathrm{ex},j}\left(q\right)}{h_{\mathrm{ex},j}\left(q\right)};$

其中，1≤j≤N，1≤i≤q，q为出口厚度曲线上速度档的个数，h_ex,j(q)表示第j条带钢最高速度档下记录的出口厚度值。

每一条带钢对应有一个塑性系数，在获取当前轧制速度后，通过与预存的轧制效率曲线对比，获取带钢的当前轧制效率值。

当所述带钢的塑性系数位于预存的轧制效率曲线对应的多条塑性系数之间，和/或所述当前轧制速度位于预存的轧制效率曲线中存储的速度档之间时，采用线性插值的方法获取所述带钢的当前轧制效率值。此时，可避免因未存储有当前轧制速度或塑性系数对应的轧制效率时出现的无法得出当前轧制效率值的情况。当然，轧制效率曲线的数量越多，速度档之间的间隔设置越小，得到的当前轧制效率值也就越精确。

例如，若当前轧制速度V_act位于两个速度档V₂和V₃之间，那么第j条带钢的轧制效率值为：

$P_j={\mathrm{RE}}_j\left(2\right)+[{\mathrm{RE}}_j\left(3\right)-{\mathrm{RE}}_j\left(2\right)]\×\frac{V_{\mathrm{act}}-V_2}{V_3-V_2};$

其中，1≤j≤N。

若带钢的塑性系数在预存的轧制效率曲线对应的两种塑性系数之间时，可采取线性插值的方法计算得到最终的轧制效率值P_F；

例如，当轧制带钢的塑性系数M_c,act位于M_c,2和M_c,3之间时，此时，轧制效率值通过以下公式计算：

$P_F=P_2+(P_3-P_2)\×\frac{M_{c,\mathrm{act}}-M_{c,2}}{M_{c,3}-M_{c,2}}.$

在计算辊缝调节量时，首先需计算出理论轧制力F_PRI，其通过以下公式计算：

F_PRI(n)＝PT1[F_act(n)-F_PRI(n-1)×P_F(n)]

其中，F_PRI(n)为对应当前采样时刻n时的理论轧制力，F_act为轧制力实际值，PT1为一阶滞后环节。

其中，PT1的离散表达式为： $Y\left(n\right)=Y(n-1)+\frac{T_S}{T_A}\×(X\left(n\right)-X(n-1)).$

上述公式中，Y(n)为PT1环节当前时刻的输出值；Y(n-1)为PT1环节上一时刻的输出值；T_S为PLC控制器采样时间；T_A为PT1环节时间常数；X(n)为当前时刻输入值。

然后，依据以下公式计算出本次加减速补偿的辊缝调节量ΔS_REC(L)：

${\mathrm{\ΔS}}_{\mathrm{REC}}\left(L\right)={\mathrm{\ΔS}}_{\mathrm{REC}}(L-1)+\underset{n_1=2}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}[-(P_F\left(n_1\right)-P_F(n_1-1))\×\frac{F_{\mathrm{PRI}}\left(n_1\right)}{C_S}\×G_{\mathrm{REC}}];$

其中，L表示轧机从零速起车开始至本次加或减速的次数，ΔS_REC(L-1)为上一次加或减速后得到的辊缝调节量，ΔS_REC(0)＝0.0，K表示本次加减速过程中已经过的采样时间个数，C_S为轧机的刚度系数。

另外，需要说明的是，辊缝补偿量在厚度控制投入的整个过程中都是有效的，只是在稳速阶段该值保持不变，而加减速阶段时则发生改变。

举例来说，轧机从零速起车后，目前进入第二次加速过程，而第一次加速后计算的辊缝调节量为0.15mm，那么这次加速过程中第100个采样时刻的辊缝调节量为：

${\mathrm{\ΔS}}_{\mathrm{REC}}\left(2\right)=0.15+\underset{n_1=2}{\overset{100}{\mathrm{\Σ}}}[-(P_F\left(n_1\right)-P_F(n_1-1))\×\frac{F_{\mathrm{PRI}}\left(n_1\right)}{C_S}\×G_{\mathrm{REC}}].$

轧机在本次加速过程完成后，假设计算出来的辊缝调节量为0.35mm，那么该辊缝调节量一直附加在辊缝设定值上，直到轧机进行下一次加减速的时候才会变化。

本实施例提出的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置，出口厚度差值获取模块10获取带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值，辊缝补偿增益值和轧制效率值获取模块20根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制速度时对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值，然后，辊缝调节量计算模块30根据获取的辊缝补偿增益值以及轧制效率值、以及预存的辊缝补偿增益值、轧制效率值与辊缝调节量的函数关系计算出辊缝调节量，最后调整模块40根据计算出的辊缝调节量，对带钢在轧制过程中的辊缝设定值进行调整，即辊缝设定值是与轧制效率值以及辊缝补偿增益值关联的，从而达到灵活调整辊缝的设定值，从而补偿轧机加减速对出口厚度的影响，提高了轧机在轧制过程中对带钢出口厚度控制的精确度。

进一步地，出口厚度差值获取模块10，还用于再次获取所述带钢在辊缝设定值进行调整后的出口厚度差值；

辊缝补偿增益值和轧制效率值获取模块20，还用于在轧机在加速或减速过程中，当再次获取的出口厚度差值减小至第一预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值提高至第三预设辊缝补偿增益值，当再次获取的出口厚度差值增大至第一预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值降低至第四预设辊缝补偿增益值；

调整模块40，还用于根据更新后的辊缝补偿增益值，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

本实施例中，具体设定第三预设辊缝补偿增益值和第四预设辊缝补偿增益值为1.0，第一预设厚度差值和第二预设厚度差值均为0，单位为mm。

第一种情况：当轧机处于加速状态时，若实时获取到当前辊缝补偿增益值为0.8且逐渐减小到小于0.0mm，则更新当前的辊缝补偿增益值，使其提高至1.0；

此时，将辊缝补偿增益值进行更新是因为：在当前辊缝补偿增益值调整为0.8时，补偿量变小，此时出口厚度差值也开始逐渐变小，当出口厚度差值降低至0.0mm时，则表明此时补偿量太小了，开始出现补偿不足的趋势了，这时需将辊缝补偿增益值提高，调回1.0。

第二种情况，当轧机处于加速状态时，若实时获取到当前的辊缝补偿增益值为1.2且逐渐增大到0.0mm时，则更新当前的辊缝补偿增益值，使其降低至1.0。此时与上述第一种情况刚好相反，因辊缝补偿增益值调整为1.2后，补偿量变大，出口厚度差值开始逐渐变大，等出口厚度差值大于0.0mm时，则表明这时补偿量太大，会出现补偿过量的趋势，因此需将增益值调回1.0。

第三种情况，当轧机处于减速状态时，若当前的辊缝补偿增益值为0.8且逐渐增大到大于0.0mm，则将辊缝补偿增益值更新为1.0；若当前的辊缝补偿增益值为1.2且逐渐减小到小于0.0mm，则将辊缝补偿增益值更新为1.0。

减速过程跟加速过程原理类似，都是在出现补偿过量或补偿不足的趋势时实时调节辊缝补偿增益值，以避免出现补偿过量或补偿不足的现象。

当再次获取的出口厚度差值减小至第一预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值提高至第三预设辊缝补偿增益值，当再次获取的出口厚度差值增大至第二预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值降低至第四预设辊缝补偿增益值；根据更新后的辊缝补偿增益值，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值，从而实现了对辊缝设定值的实时调整，从而进一步提高了轧机在轧制过程中对带钢出口厚度控制的精确度。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值；

根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制状态下对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值；

根据获取的辊缝补偿增益值以及轧制效率值、以及预存的辊缝补偿增益值、轧制效率值与辊缝调节量的函数关系计算出辊缝调节量；

根据计算出的辊缝调节量，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

2.如权利要求1所述的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法，其特征在于，所述根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制状态下对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值的步骤具体包括：

在轧机在加速或减速过程中，当获取的出口厚度差值的绝对值大于第一预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值，当获取的出口厚度差值的绝对值小于第二预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值；

将所述带钢的塑性系数、当前轧制速度与预存的轧制效率曲线对比，获取所述带钢的当前轧制效率值。

3.如权利要求2所述的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法，其特征在于，所述根据计算出的辊缝调节量，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值的步骤之后还包括：

再次获取所述带钢在辊缝设定值进行调整后的出口厚度差值；

在轧机在加速或减速过程中，当再次获取的出口厚度差值减小至第一预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值提高至第三预设辊缝补偿增益值，当再次获取的出口厚度差值增大至第二预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值降低至第四预设辊缝补偿增益值；

根据更新后的辊缝补偿增益值，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

4.如权利要求2所述的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法，其特征在于，当所述带钢的塑性系数位于预存的轧制效率曲线对应的多条塑性系数之间，和/或所述当前轧制速度位于预存的轧制效率曲线中存储的速度档之间时，采用线性插值的方法获取所述带钢的当前轧制效率值。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制方法，其特征在于，在获取所述带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值时，采用测量多次出口厚度计算出平均值作为所述出口厚度差值。

6.一种轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置，其特征在于，包括：

出口厚度差值获取模块，用于获取带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值；

辊缝补偿增益值和轧制效率值获取模块，用于根据获取的出口厚度差值、预存的出口厚度差值与辊缝补偿增益值的对应关系、以及预存的轧制效率曲线，获取所述带钢在当前轧制状态下对应的辊缝补偿增益值以及轧制效率值；

辊缝调节量计算模块，用于根据获取的辊缝补偿增益值以及轧制效率值、以及预存的辊缝补偿增益值、轧制效率值与辊缝调节量的函数关系计算出辊缝调节量；

调整模块，用于根据计算出的辊缝调节量，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

7.如权利要求6所述的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置，其特征在于，所述辊缝补偿增益值和轧制效率值获取模块包括：

辊缝补偿增益值获取单元，用于在轧机在加速或减速过程中，当获取的出口厚度差值的绝对值大于第一预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值，当获取的出口厚度差值的绝对值小于第二预设厚度绝对差值时，设定所述辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值；

轧制效率值获取单元，用于将所述带钢的塑性系数、当前轧制速度与预存的轧制效率曲线对比，获取所述带钢的当前轧制效率值。

8.如权利要求7所述的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置，其特征在于，

所述出口厚度差值获取模块，还用于再次获取所述带钢在辊缝设定值进行调整后的出口厚度差值；

所述辊缝补偿增益值和轧制效率值获取模块，还用于在轧机在加速或减速过程中，当再次获取的出口厚度差值减小至第一预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第一预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值提高至第三预设辊缝补偿增益值，当再次获取的出口厚度差值增大至第一预设厚度差值且当前辊缝补偿增益值为第二预设辊缝补偿增益值时，更新所述辊缝补偿增益值降低至第四预设辊缝补偿增益值；

所述调整模块，还用于根据更新后的辊缝补偿增益值，调整所述带钢在轧制过程中的辊缝设定值。

9.如权利要求7所述的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置，其特征在于，当所述带钢的塑性系数位于预存的轧制效率曲线对应的多条塑性系数之间，和/或所述当前轧制速度位于预存的轧制效率曲线中存储的速度档之间时，采用线性插值的方法获取所述带钢的当前轧制效率值。

10.如权利要求6至9中任意一项所述的轧机加减速阶段的辊缝补偿控制装置，其特征在于，在获取所述带钢在当前轧制速度下的出口厚度差值时，采用测量多次出口厚度计算出平均值作为所述出口厚度差值。